مقاله سخت افزار كامپیوتر

توضیحات

  مقاله سخت افزار كامپیوتر دارای 63 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله سخت افزار كامپیوتر  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله سخت افزار كامپیوتر،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله سخت افزار كامپیوتر :

سخت افزار كامپیوتر
1- توانایی درك ساختمان CUP
1-1- آشنایی با تعریف عملیاتی CPU

CPU یا Processor اساسی ترین جزء یك كامپیوتر می‎باشد. CPU یك آی سی یا تراشه یا chilp است كه از مدارات مجتمع فشرده زیادی تشكیل شده است. بعبارت دیگر مهمترین آی سی یك كامپیوتر ریز پردازنده

یا CPU آن است. محل قرار گرفتن آن روی برد داخلی و در جای ویژه ای از مادربرد قرار دارد.
در سراسر جهان شركتاهی زیادی به تولید این آی سی پرداخته اند از معروفترین آنها میتوان ریز پردازنده Motorolla- intel و AMD و Cyrix را نام برد.
ریز پردازنده از واحدهای گوناگونی تشكیل شده كه هر واحد وظیفه خاصی را انجام می‎دهد. با قرار گرفتن این واحدها در كنار یكدیگر یك ریز پردازنده به صورت یك مجموعه مجتمع و فشرده تشكیل می‎شود. هر ریز پردازنده از واحدهای زیر تشكیل شده است.

1- واحد محاسبه و منطق (ALU)
این واحد شامل مداراتی است كه میتواند محاسبات برنامه های كامپیوتری را انجام دهد، مثلا مجموع دو عدد را بطور منطقی محاسبه می‎كند. ALU مخفف كلمات Aritmatic- Logic- Unit است.
2- واحد كنترل CU یا conmtrol- unit این واحد بر واحد ورودی و خروجی حافظه های گوناگونی نظارت می‎كند و چگونگی ورود و خروج آنها را كنترل می‎كند.

3- حافظه های ثابت یا Register
هر ریز پردازنده برای جمع آوری اطلاعات نیاز به یك محل موقت دارد تا داده ها را در داخل آنها قرار داده و در مواقع لزوم از آنها استفاده نماید، كه این محلهای موقت را حافظه های ثابت یا Register می گویند.
4- حافظه های پنهان یا cache
حافظه مخفی یا cache یك حافظه سریع است كه مورد استفاده CPU قرار می‎گیرد. بعبارت دیگر چون سرعت عملیات CPU زیاد است لذا اطلاعات نیز باید با سرعت زیاد از حافظه اصلی خوانده و پردازش شود، اما سرعت حافظه اصلی كمتر از سرعت CPU است لذا خواندن اطلاعات با مكث همراه می شود، این حالت انتظار باعث كند شدن سرعت كامپیوتر می گردد . به منظور جبران این وضع از واحدی به نام Ca che استفاده می كنند كه سرعت آن برابر سرعت CPU است. در نتیجه مقداری از محتویات حافظه اصلی كه مورد استفاده CPU است

به حافظه Cache منتقل می گردد تا در موقع خواندن و نوشتن با سرعت cpu مطابقت داشته باشد.
پردازنده های كامپیوترهای شخصی معمولاً بصورت یك مستطیل یا مربع شكل است و بر روی آن حروف و ارقامی دیده می‎شود.
1 نام سازنده پردازنده
2 نسل پردازنده
3 مدل پردازنده
4 سرعت پردازنده
5 ولتاژ پردازنده و شماره سریال
2-1- آشنایی با تراكم عناصر ساختمانی در پردازنده

CUP از مجموع قطعات الكترونیكی مخصوصات تراتریستورهای مختلف تشكیل یافته است. مثلا اولین بار شركت AMD با قرار دادن 500000 تراتریستور پردازنده های K6 را با به بازار عرضه نمود. یا شركت Intel پردازنده SL 80368 را در آن 855000 تراتریستور بكار رفته و دارای 32 بیت خط حامل داخلی و 16 بیت خط حامل خارجی بود به بازار عرضه نمود. همچنین شركت اینتل پروسسورهای 80586 را كه بیش از یك میلیون تراتریستور تشكیل شده بود به بازار عرصه نموده است.

3-1- آشنایی با سرعت ساعت سیستم
سرعت پردازنده مستقیما روی عملكرد آن اثر می گذارد. یعنی هر چه سرعت بالا باشد تبادل اطلاعات پردازنده سریعتر است، معمولاً سرعت پردازنده ها برحسب مگاهرتز بیان می‎شود. و برخی از سازندگان پردازنده خود را با سرعت واقعی آن نا گذاری نمی كنند بلكه سرعت آنها را بصورت مقایسه ای با پردازنده های IBM می نویسند و آن را با PR نمایش می دهند. مثلا PR 100 یعنی سرعت معادل 100 مگاهرتز است و اگر علام + در جلوی عدد نوشته شود به مفهوم این است كه از سرعت نوشته شده نیز بیشتر است مثلا + PR133 یعنی سرعت پردازنده در مقایسه با پردازنده پتنیوم 133 نیز بیشتر است.

4-1- آشنایی با سرعت ساعت داخل ی
هر پردازنده عملیات داخلی خود را براساس سیگنالهای ساعت داخلی انجام می‎دهد. بعبارت دیگر سرعت داخلی هر پردازنده تقریبا برابر همان سرعتی است كه روی پردازنده ذكر شده.
1-4-1- سرعت ساعت خارجی سیستم
بعضی از پردازنده ها نیاز به سیگنالهای ساعت خارجی دارند. مثلا Z80 كه قلا در كامپیوترهای اولیه بكار می رفت نیاز بیك سیگنال ساعت خارجی كه بین صفر تا 5 ولت نوسان كند، داشت یعنی نوسان ساز را در مخارج از مدار با آی سی های (TTL) مانند 7404 و یك كریستال می ساختند و بعدا وارد مدار ریز پردازنده می نمودند.

اكنون نیز همان سیستم ها برقرار است ولی با پیشرفت تكنولوژی از روشهای بهتر و مداراتی كه دارای تشعشع كمتر و انرژی تلف شده كمتری می باشند استفاده می كنند مثلا در ریزپردازنده DX4 80486 ساخت شركت اینتل از یك سیگنال ساعت داخلی یا سرعت 100 مگاهرتز استفاده شده است.
توجه: چون سرعت پردازش در CPU ها بسیار اهمیت دارد در نامگذاری كامپیوترها ضمن اسم بردن از پردازنده سرعت ساعت آنرا نیز بازگو می كنند مثلا P5-100 یعنی پردازنده این كامپیوتر پنتیوم (80568) و سرعت آن 100 مگاهرتز است یا P5-200/MMX یعنی پردازنده پنتیوم یا سرعت 200 مگاهرتز یا تكنولوژی MMX می‎باشد.

5-1- آشنایی با مدیریت انرژی پردازنده
بمنظور جلوگیری از انرژی تلف شده در پردازنده ها و كنترول توان مصرفی آنها در برنامه Setup سیستم بخشی به نام power management در نظر گرفته شده است تا در زمان استفاده نكردن از كامپیوتر پس از مدت زمانی كه در تنظیم setup وجود دارد سیستم بحالت خاموش یا reset می رود. بدیهی است بمحض استفاده از كامپیوتر مجدداً بحالت فعال در آمده و عملیات خود را انجام می‎دهد.

توجه: در برنامه های NU و NC نیز گزینه های مانند contigure وجود دارد كه میتوان انرژی سیستم و پردازنده و مانیتور را مدیریت و كنترل نمود.
6-1- آشنایی با ولتاژ عملیات پردازنده

پردازنده های پنتیوم سری p54c با یك ولتاژ كار می كرد. ولی پردازنده های P55C به علت تغییر در جریان برق تغذیه كننده، تكنولوژی دوگانه به كار رفته است. این پردازنده جهت كاهش حرارت به 2 ولتاژ مختلف یكی 25 ولت برای هسته ودیگری 33 ولت برای بخش ورودی / خروجی نیاز دارد.
بطور كلی یكی از تكنولوژی های تولید پردازنده این است كه سیم كشی های درون آن نازكتر باشند كه در این صورت پردازنده به ولتاژ و جریان كمتری نیاز خواهد داشت و همین مسئله باعث می‎شود كه پردازنده ها با سرعت بیشتری كار كرده و گرمای كمتری تولید كنند. به همین دلیل پردازنده های با ولتاژ دوگانه طراحی شده است.

ولی بخش ورودی / خروجی (I/O) به 33 ولت نیاز دارد كه در مادربردهای جدید Soket 7 بكار رفته و هر كارخانه سازنده با ولتاژهای مختلفی كار می كنند كه در زیر، ولتاژ چند پر دازنده مختلف بعنوان نمونه ذكر شده است.
7-1- آشنایی با خاصیت MMX در پردازنده ها
MMX تكنولوژی است كه در ژانویه 1997 به بازار آمد و هدف آن افزایش سرعت و كیفیت كارهای مالتی مدیا (چند رسانه ای) می باشد كه در این پردازنده ها یك سری دستورالعملهای جدید ایجاد شده كه حدودا 57 دستور العمل است. یعنی 4 نوع داده (data type) جدید و 8 رجیستر 64 بیتی به پردازنده های قبلی اضافه شده است كه توانایی پردازنده را بالا برده و برنامه نویسان حرفه ای

می‎تواند در برنامه هایشان از این دستور العمل ها استفاده نمایند تا سرعت اجرای برنامه افزایش یابد. برنامه هایی كه با استفاده از دستورات mmx نوشته می‎شوند و در پردازنده های معمولی نیز اجرا می‎شوند ولی سرعت اجرای برنامه كمتر می‎باشد. CPU های MMX به P55C معروف می باشند.

2- توانایی شناخت نسلهای پردازنده
كامپیوترها از زمان تولد تا كنون دچار تحولات و تغییرات بسیار زیادی شده اند بطوریكه پردازنده ها كه مغز اصلی كامپیوترها هستند، مرتبا در حال تكامل و پیشرفت می باشند و انواع جدید آنها با قیمتهای كم و سرعتهای بالا و هوشمند ببازار عرضه می‎شود. بدانجهت قبل از شناخت نسلهای پردازنده اشاره مختصری به نسلهای كامپیوتر خواهیم داشت.

1- نسل اول (لامپهای خلاء)
این نلس كه در سال 1946 تا 1959 تولید شد براساس لامپهای خلاء ساخته و عرضه گردید. منتها بعلت بزرگی و مصرف انرژی زیاد و قیمت بالا و سرعت كم سریعا از رده خارج شد.
2- نسل دوم (ترانزیستوری)
این نسل از كامپیوترها از سال 1959 تا 1964 تولید شدند كه پردازش اطلاعات آن توسط مدارات تراتریستوری انجام می گرفت و نسبت به نسل اول كوچگتر و دارای سرعت بالایی بودند. از معروفترین كامپیوترهای این نسل می‎توان به كامپیوترهای IBM اشاره نمود.

3- نسل سوم (مدارات مجتمع یا IC)
این نوع از كامپیوترها كه از سال 1964 تا 1971 تولید شد. در مدارات خود از مدارات مجتمع یا IC كه مخفف كلمات (Integrate circuits) است استفاده گردید. این نسلی از كامپیوترها دارای ویژگی بهتری نبست به نسل های قبلی بود و علاوه بر كوچك شدن حجم كامپیوتر سرعت آن نیز بالاتر رفته و عملیات پردازش اطلاعات سریعتر بود.
4- نسل چهارم (ریزپردازنده ها)
این نوع از كامپیوترها كه از سال 1971 تا كنون ساخت می‎شوند از مدارات مجتمع پیچیده ای تشكیل شده اند كه آنها از ریز پردازنده یا میكروپروسسور می گویند. واز ویژگی های این نسل كوچكتر شدن كامپیوترها و مصرف انرژی كم و هزینه ساخت كم است. میتوان كامپیوترهای شخصی را جزو این نسل را كامپیوتر داشت.
5- نسل پنجم (كامپیوترهای هوشمند)

این نوع كامپیوترها كه از سال 1990 به بعد طراحی شد براساس منطق فازی پایه گذاری شده كه می‎توان به با هوش بودن كامپیوترها اشاره كرد.
حال با توجه به مقدمه بالا نسلهای پردازنده را توضیح می‎دهیم:
شناخت نسلهای پردازنده:
پردازنده یا CPU مسئول ارسال و پردازش اطلاعات و اجرای دستورالعملها می‎باشد كه در حقیقت به عنوان مغز كامپیوتر عمل می نماید.

همانطور كه در شكل بالا مشاهده می‎كنید هر CPU دارای چندین پایه می باشد كه براحتی در سوكت CPU بر روی مادربرد قرار می‎گیرد و اعمال زیر را انجام می‎دهد:
الف) كنترل تمام عملیات محاسباتی
ب) كنترل و پردازش اطلاعات
پردازنده را در كامپیوترهای شخصی مدار مجتمع یا آی سی (IC) chips (چیپ) یا تراشه، میكروپروسسور و یا ریز پردازنده می‎نامند.
معمولاً در ساختمان پردازنده ها از سیلیكون كه خاصیت نیمه هادی دارد استفاده می كنند و هر شركت روش مخصوصی برای ساخت پردازنده ها بكار می برند كه در بخشهای دیگر توضیح بیشتری داده خواهد شد.
لازم است، هر پردازنده قبل از استفاده كاملاً شناخته شود زیرا هر كدام دارای مشخصاتی هستند كه دستور العمل های بخصوصی را اجرا می كنند.

بر روی هر پر دازنده یك سری حروف و ارقام مشاهده می‎شود كه اگر شناختی از این مشخصات داشته باشیم می توانیم به نسل پردازنده ها پی ببریم بدیهی است شركتهای زیادی در تولید پردازنده ها فعال هستند مانند IBM ، Cyrix ، AMD موتورولا و غیره … كه در بین آنها محصولات شركتهای اینتل و موتورولا معروفتر و متداولتر است. این شركتها پردازنده های خود را با شماره های اختصاص 86*80 و XXX 68 معرفی كرده كه حرف X با توجه به تكامل پردازنده ها یك عدد یك رقمی می‎باشد. دو رقم سمت چپ نام پردازنده را مشخص می‎كند و سه رقم سمت راست نسل پردازنده را مشخص می نماید. مثلا در پردازنده 80286 عدد 80 نشان دهنده شركت اینتل و 286 نوع پردازنده می‎باشد كه نسل دوم را نمایش می‎دهد.

در این كتاب فقط پردازنده های شركت اینتل توضیح داده می‎شود.
1-2- آشنایی با پردازنده مدل 8086/8088
پردازنده 8086 در سال 1978 و پردازنده 8088 د رسال 1979 توسط شركت اینتل معرفی گردید و این پردازنده ها در زمان خود سریعترین پردازنده بحساب می آمد كه از نظر كیفیت و قیمت و كنترل وسایل جانبی بهتر از پردازنده های دیگر بود و دارای سرعت 477 و 8 مگاهرتز بوده كه حدودا 29 هزار تراتریستور در آن بكار رفته و حافظه آدرس پذیری آن یك مگابایت بود و جزو پردازنده های نسل اول بشمار می آمدند.

یكی از مزایای این پردازنده نسبت به پردازنده های قبلی این بود كه اطلاعات به صورت 16 بیتی در داخل پردازش و بصورت 8 بیتی به گذرگاه خارجی اتصال داشت.
2-2- آشنایی با پردازنده مدل XT 80186
IBM بعد از پردازنده 8086 و 8088 X در سال 1982 پردازنده های 80186 را معرفی نمود كه این پردازنده ها به مقادیر كافی و در زمان های لازم برای طراحی یك كامپیوتر پر فروش در دسترس نبودند. این پردازنده در بعضی از بردهای اختیاری مانند كارت IBM ARTJC كه یك پردازنده مخصوص real- time است استفاده گردید و جای این پردازنده سریعا توسط پردازنده 80286 در فوریه گرفته شد.

3-2- آشنایی با پردازنده XT 80286
این پردازنده كه در سال 1982 توسط شركت اینتل معرفی شد جزو پردازنده های نسل دوم است و قادر است 16 مگابایت حافظه را آدرس دهی نماید و همچنین 16 بیت اطلاعات را پردازش و به صورت 16 بیتی به گذرگاه خارجی اتصال یابد تعداد تراتریستورهای بكار رفته حدودا 130000 عدد می باشد.
علت استفاده شركت اینتل از حروفات XT در آخر نام پردازنده استفاده از حافظه های الحاقی (Expanded- memory) است كه در نسل های قبلی امكان پذیر نبود و یكی از مزایای این پردازنده شروع عملكرد چند برنامه ای یعنی توانائی انجام چند كار با برنامه های گوناگون بود به حالتهای real – mode یا (protected) از آن زمان ارائه گردید. البته سیستم عامل DOS چنین قابلیتی را نداشت اما سیستم عامل های بعدی مانند ویندوز چنین قابلیتی را ارائه داد.
شركت IBM این پردازنده را در سال 1984 روی كامپیوترهای AT بكار برد و سرعت آنرا از 6 مگاهرتز ارتقاء داد.

4-2- آشنائی با پردازنده مدل 80386
این پردازنده در سال 1985 توسط شركت اینتل ببازار معرفی شد و یكی از ایده های جدید این نسل 32 بیتی بودن آن است. یعنی قادر بود دو برابر داده را پردازش و با تجهیزات جانبی 32 بیتی ارتباط برقرار نماید و سرعت این پردازنده 16 و 20 و 25 و 33 مگاهرتز بوده و قادر است 4 گیگا بایت حافظه را آدرس دهی نماید و همچنین شركت اینتل درسال 1988 پردازنده SX 80386 را وارد بازار كرد كه از 275000 تراتریستور تشكیل شده بود و میتوانست با كمك پردازنده 80387 كه یك پردازنده محاسباتی كمك بود كار نماید. این عمل باعث شد كه این پردازنده بتواند با برنامه های گرافیكی و صفحه گسترده براحتی كار كند. یكی از مزایای خوب این پردازنده قیمت ارزان آن بود كه این عمل موجب شد كه پردازنده 80286 سریعا از رده خارج شود.
5-2- آشنائی با پردازنده 80486

از سال 1989 ساخت پردازنده های مدرن آغاز گردید. اولین پردازنده مدرن كه 80486 نام گذاری گردید علاوه بر مزایای پردازنده 80386 از نظر سرعت، كمك پردازنده ها و حافظه های پنهان نیز داخل این پردازنده قرار گرفت و سرعت آن به 120 مگاهرتز ارتقاء یافت. این پردازنده با پسوندهای SX و DX عرضه گردید كه هر دو نوع 32 بیتی بودند ولی نوع SX آن فاقد كمك پردازنده در داخل خود بود ولی سرعت آن تقریبا دو برابر سرعت DX 80386 بود و حافظه آدرس پذیری آن 4 گیگابایت و دارای 8 كیلو بایت حافظه پنهان Cache بود كه میتوانست تازه ترین دستور العمل اجرا شده و یا دستوراتی كه احتمال استفاده آنها می رفت در خود نگهداری نماید.

ضمناً این پردازنده حافظه های پنهان خارجی ثانویه را پشتیبانی می‎كند شركت اینتل SL 80486 را در سال 1992 عرضه نمود كه بیشتر در سیستمهای قابل حمل استفاده گردید و می توانست با 33 ولت كار كند و این عمل باعث می‎شد انرژی تلف شده كمتر بوده و كامپویتر با باطری نیز بخوبی كار كند.

بعدا پردازنده های DX2 80486 و DX4 80486 در سال 1994 طرح و ارائه گردید كه از نظر سرعت و قدرت پردازش بسیار قوی بودند كه یكی از مدل های این پردازنده 66-2 DX 486 است كه سرعت آن 66 مگاهرتز و DX4 486 كه سرعت آن حدود 100 مگاهرتز می‎باشد كه دارای واحد محاسباتی اعشاری و واحد مدیریت حافظه نیز می باشند.

برای دریافت اینجا کلیک کنید